Для успешной работы электроды литиевых аккумуляторов должны удовлетворять определенному набору необходимых требований. Структурирование данных материалов на наноуровне позволяет обеспечить выполнение сразу двух из них, а именное создаёт большую удельную площадь поверхности контакта электролит/электрод и уменьшает диффузионную длину ионов лития, что положительным образом сказывается на эксплутационных характеристиках устройства. Кроме того, наноструктурирование обеспечивает повышенную живучесть материала в течение многих циклов зарядки/разрядки и предотвращает появление макродефектов в электроде.
В работе корейских ученых продемонстрирована возможность использования трехмерных каркасов TiO2 в качестве электродного материала для литиевых аккумуляторов. Выбор материала обусловлен высокой химической стабильностью данного оксида и его высокой удельной емкостью. В качестве удобного шаблона 3D структуры авторы работы выбрали высокоупорядоченные пептидные сети дифенилаланина. Слой оксида титана толщиной 15 нм был нанесен методом осаждения атомных слоев (atomic layer deposition), после чего белковая матрица была удалена путем обжига при 400ºС в течение часа. В результате удалось получить уникальную трехмерную структуру, состоящую из полых лент (nanoribbons). Достаточно большой размер полостей (порядка 30 нм в высоту и 150 в ширину) обеспечивает свободное проникновение электролита внутрь, что позволяет осуществлять ионный транспорт Li+ как снаружи, так и внутри каналов. Данное преимущество позволяет значительно сократить время зарядки/разрядки устройства. Кроме того, полученный материал обладает значительной удельной емкостью и хорошей циклируемостью благодаря стабильной структуре и высоким значениям ионной и электронной проводимости.
Авторы надеются, что предложенные в работе структуры послужат толчком для создания высокоэффективных электродов для вторичных литиевых батарей.
Вроде.